Vào ngày 20 tháng 9 năm nay, Google thông báo rằng "ưu thế lượng tử" đã được hiện thực hóa. Họ đã lần đầu tiên chứng minh tính ưu việt của máy tính lượng tử so với máy tính cấu trúc truyền thống trong các thí nghiệm: trong Hội nghị thượng đỉnh về siêu máy tính đầu tiên trên thế giới, đòi hỏi tính toán trong 10.000 năm, Google Máy tính lượng tử chỉ mất 3 phút 20 giây. Bài báo mang tính bước ngoặt này không chỉ gây chấn động trong giới vật lý lượng tử mà còn gây ra những cuộc thảo luận sôi nổi giữa những người bên ngoài. Có lẽ mọi người đều biết rằng máy tính lượng tử thật tuyệt vời. Vậy đâu là sự khác biệt giữa nó và chế độ hoạt động của máy tính truyền thống?

Trong máy tính truyền thống, bóng bán dẫn là đơn vị cơ bản nhất cho phép máy tính xử lý dữ liệu. Về mặt chức năng, nó giống như một công tắc, có thể chặn hoặc cho phép dòng điện đi qua. Tín hiệu điện cao và thấp tạo nên dữ liệu, nghĩa là, bit—đối với một bit, có cả 0 và 1. Các kỹ sư thể hiện các từ, ký hiệu hoặc logic khác nhau với các chuỗi 0 và 1 khác nhau bằng cách thiết lập một tập lệnh. Càng có nhiều bit, dữ liệu có thể được biểu diễn càng lớn.

Do đó, trong lĩnh vực máy tính truyền thống, càng có nhiều bóng bán dẫn thì càng có nhiều thông tin được xử lý trên một đơn vị thời gian và khả năng tính toán càng cao. Ngày nay, một bóng bán dẫn trong máy tính đã có thể có kích thước vài nanomet. Nhưng hiện tại, loài người đã gặp phải một rào cản vật lý thực sự: các bóng bán dẫn không thể được làm nhỏ hơn nữa và Định luật Moore (số lượng có thể chứa trên một mạch tích hợpbóng bán dẫntăng gấp đôi sau mỗi hai năm) cũng không thành công.

Sự ra đời của máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ phá vỡ rào cản vật lý của bóng bán dẫn. Trong máy tính lượng tử, qubit có thể được đặt thành 0 hoặc 1. Hơn nữa, trong thế giới lượng tử, các qubit có thể ở nhiều trạng thái cùng một lúc và nó có thể là bất kỳ sự kết hợp tuyến tính nào của một số trạng thái lượng tử khác nhau. Trạng thái này là thứ chúng ta thường nghe: trạng thái chồng chất lượng tử, trạng thái chồng chất lượng tử. để thay đổi.

Khi một bit truyền thống đại diện cho 16 kết hợp có thể có, bạn chỉ có thể chọn một trong số chúng, nhưng trong một qubit ở trạng thái chồng chất, bạn có thể coi nó ở tất cả 16 trạng thái cùng một lúc. Vì vậy, bạn chỉ cần 4 qubit để biểu thị lũy thừa từ 2 đến 4 của bit dữ liệu truyền thống—cứ thêm một chút, lợi thế của máy tính lượng tử sẽ tăng gấp đôi theo cấp số nhân.

Đây là lý do tại sao máy tính lượng tử của Google chỉ mất 200 giây và máy tính truyền thống mất 10.000 năm: Máy tính 53 qubit của Google có tốc độ tính toán gấp 53 lần so với máy tính thông thường.

Vì điện toán lượng tử rất bạo lực, vậy còn bao xa nữa thì thuật toán SHA256 của Bitcoin mới bị bẻ khóa dữ dội? Câu trả lời là: rất xa.

Trước hết, định nghĩa của thuật ngữ 'ưu thế lượng tử' đề cập đến thực tế là một máy tính lượng tử có thể hiệu quả hơn nhiều so với các máy tính cổ điển hiện có trong một chương trình có giá trị thực tế, với điều kiện là chương trình đó phải 'có giá trị' . Nhưng máy tính lượng tử của Google chỉ mô phỏng một kịch bản điện toán rất đặc biệt, không có giá trị gì.

Điểm thứ hai là máy tính lượng tử của Google không thể đảm bảo rằng kết quả là chính xác, trên thực tế, theo lý thuyết của máy tính lượng tử, kết quả tính toán của máy tính lượng tử chỉ có thể chính xác gần đúng. Ngược lại, kết quả do máy tính cổ điển đưa ra là hoàn toàn chính xác và đáng tin cậy, rõ ràng là không công bằng nếu so sánh thời gian so sánh giữa hai loại máy tính này. Trên thực tế, máy tính lượng tử có giá trị thực tế ít nhất phải đạt đến vùng màu xanh trong hình trên, máy tính lượng tử hiện tại vẫn còn kém xa.

Cho đến nay, máy tính lượng tử đã chứng minh cho chúng ta thấy các chức năng điều hành mạnh mẽ của chúng, nhưng vẫn chưa thể phá vỡ mật mã. Tương tự như việc con người tạo ra bom hydro hạt nhân, điều đó chứng minh rằng phản ứng tổng hợp hạt nhân có sức mạnh rất lớn, nhưng điều này còn lâu mới có thể xây dựng được lò phản ứng tổng hợp hạt nhân. Đối với các nhà mật mã ngày nay, điều cần làm là ngăn chặn thời gian trôi đi và phát triển các nguyên mẫu thay thế có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử, chẳng hạn như các chữ ký khác nhau, trao đổi khóa và số 0, trước ngày ưu thế lượng tử thực sự phá hủy công nghệ mã hóa. của kiến ​​thức v.v.

Trong vòng tròn tiền tệ hiện tại, có hai dự án hoạt động tốt hơn trong bằng chứng không kiến ​​thức và chữ ký kháng lượng tử.

Một loại là tiền ẩn danh, chẳng hạn như Grin và ZCash. Giá trị cốt lõi của các dự án này nằm ở công nghệ mã hóa tiên tiến của chúng

Danh mục khác là một số chuỗi công khai hỗ trợ chữ ký kháng lượng tử. Cho đến nay, chỉ có Hcash và IOTA đạt được đặc tính chống lượng tử trong số hàng nghìn dự án blockchain trên thế giới, so với IOTA, chức năng chống lượng tử của HyperCash có lợi thế lớn về khả năng tương thích, đa dạng bảo vệ và độ tin cậy. Không ngoa khi nói rằng HyperCash hiện là đội dẫn đầu trong lĩnh vực chống lượng tử blockchain toàn cầu. Chữ ký kháng lượng tử của HyperCash có năm ưu điểm:

1) Khả năng tương thích: Trước khi xuất hiện máy tính chống lượng tử, các sơ đồ chữ ký ECDSA vẫn có thể được sử dụng trong các hệ thống tiền điện tử hoặc chuỗi khối và Hcash tương thích với các sơ đồ chữ ký ECDSA của các hệ thống hiện có, để có thể tích hợp tốt với dòng chính hiện tại Nền tảng giao dịch tiền điện tử được cập nhật và cung cấp cơ sở để hỗ trợ tiếp theo cho các tính năng tương tác chuỗi chéo;

2) Tính linh hoạt: Hcash hỗ trợ hai sơ đồ chống chữ ký lượng tử (sơ đồ chữ ký sau lượng tử) đã được phân tích/đánh giá/chứng minh đầy đủ bởi cộng đồng mật mã quốc tế và nổi bật về mặt bảo mật hoặc hiệu quả hoạt động, cung cấp cho hệ thống nhiều hơn Linh hoạt hơn và bảo mật tốt hơn;

3) Bảo mật: Sơ đồ chống chữ ký lượng tử được hỗ trợ bởi Hcash không chỉ được chứng minh là an toàn về lý thuyết mật mã (về mặt toán học), mà còn có các đặc điểm chống tấn công kênh bên trong việc triển khai sơ đồ;

4) Hiệu quả: Sự kết hợp giữa các đặc tính chống lượng tử trong hệ thống Hcash và cơ chế đồng thuận lai mới giúp hệ thống Hcash có lợi thế tuyệt đối về thông lượng. Ví dụ: nếu sơ đồ chữ ký chống lượng tử DILITHIUM được triển khai trong hệ thống Bitcoin, TPS của nó tối đa là 0,389 giao dịch mỗi giây, trong khi TPS của hệ thống Hcash nhận ra các đặc điểm chống lượng tử và sự đồng thuận lai mới là khoảng 150 giao dịch môi giây.

5) Khả năng ứng dụng: Các đặc tính chống lượng tử của Hcash có thể được áp dụng rộng rãi cho các hệ thống chuỗi khối hoặc tiền điện tử hiện có.